目錄

二、螺母、螺桿選材--------------------------------------------------------2

三、螺桿、螺母設(shè)計盤算

耐磨性盤算-----------------------------------------------------------2

螺桿強度校核---------------------------------------------------------3

螺紋牙強度校核-------------------------------------------------------3

螺紋副自鎖條件校核-.................................................4

螺桿穩(wěn)定性校核.......................................................4

卜?MM???___?????BaBaBaBaaaBaaa>aaaaaaa??aaaa.《??M??M?a??M?————???B??aBaaa>a>a>a>aa.aB?__?_______a?aB^^

七、其余各部門尺寸及參數(shù)-7

八、參考資料--------------------------------------------------------------8

一、設(shè)計題目

螺旋起重器（千斤頂）

已知條件：起重量FQ=40KN,最大起重高度H=200mm。

二、螺桿、螺母選材

本千斤頂設(shè)計接納梯形螺紋螺旋傳動。由于螺桿蒙受載荷較大，并且是小截

面，故選用45#鋼，調(diào)質(zhì)處置懲罰。查參考文獻⑵得。s=355MPa,查機器設(shè)計表

5.9得取［。］=110\IPa;ob=600MPa<.

3?5

由于千斤頂屬于低速重載的情況，且螺母與螺桿之間存在滑動磨損，故螺母

接納強度高、耐磨、摩擦系數(shù)小的鑄鋁青銅ZCuAU0Fe3,查表5.9得螺母質(zhì)料

的許用切應(yīng)力團=30?40MPa,取團=35MPa；許用彎曲應(yīng)力［。J=40、60MPa,

?。?b］=50MPa<,

托盤和底座均接納鑄鐵質(zhì)料。

三、螺桿、螺母設(shè)計盤算

耐磨性盤算

由耐磨性條件公式:

Ps=l=T7^-[p]

對付梯形螺紋，有，那么耐磨性條件轉(zhuǎn)化為:

式中4——螺紋中徑，mm;

F——螺旋的軸向載荷，N；

H------螺母旋合高度，mm;

甲----引入系數(shù)，〃=H/4；

[p]——質(zhì)料的許用壓強，MPa;

查機器設(shè)計表5.8,得[p]=18~25Mpa,取機=20MPa,對付整體式螺母,

40KN

”=1.2~2.5,取”=2.0,那么有出20.8,五粽%■=25.3如%。查參考文獻[4]

表H.5,試取公稱直徑d=32mm,螺距p=6mm,中徑d?=29mm,小徑di=25mm,內(nèi)螺紋

大徑D4=33mm。那么螺母高度2.0*29=58〃?〃？，螺紋圈數(shù)

—=—=9.7,a=20=30°。

P6

螺桿強度校核

千斤頂螺桿危險截面受軸向力F和扭轉(zhuǎn)力矩T,的作用，這里的扭轉(zhuǎn)力矩是

螺紋副的摩擦轉(zhuǎn)矩3。憑據(jù)第四強度理論，螺桿危險截面的強度條件為

對付梯形螺紋該式可化為

式中4——螺桿螺紋的小徑(mm)；

[b]——螺桿質(zhì)料的許用應(yīng)力(MPa);

F——螺桿所受的軸向載荷(N)：

Ti-----螺桿所受轉(zhuǎn)矩(N?mm),7；=/tan(歹+“)與。

加入特用」、[4*1.25*40KN

代入數(shù)據(jù)，d,>I---------------------=24.06/〃加

N乃*110MR?

而選擇d】=25mm,滿足螺桿強度要求。

螺紋牙強度校核

因為螺母質(zhì)料強度低于螺桿，所以螺紋牙的剪切和彎曲破壞大多產(chǎn)生在螺

母上，故可只校核螺母螺紋牙強度。螺母螺紋牙根部剪切強度條件為：

F

z通b

式中F——軸向載荷(N)；

D4-----螺母螺紋大徑(mm);

Z一一螺紋旋合圈數(shù)；

b——螺紋牙根部厚度(mm),對付梯形螺紋p。

代入數(shù)據(jù)盤算

40000

=10.64^67<[r]

-93*^*33*0.65*6

即螺母滿足剪切強度要求。

螺母螺紋牙根部的彎曲強度條件為:

3FI>]

z血片一，

式中一一彎曲力臂，：號二里尹心如

其它參數(shù)同上。

代入數(shù)據(jù)盤算

3*40000*2

=\6.13MPa<[(y]

9.3*乃*33*(0.65*6-h

即螺母螺紋牙滿足彎曲強度要求。

3.4螺紋副自鎖條件校核

由螺紋副自鎖條件：

(p<p\p'=arctanf'

式中(p----螺紋螺旋升角(°),(p=arctan—

p一一當量摩擦角(°);

n——螺紋線數(shù)，n=l;

p---螺紋導(dǎo)程(mm);

d2---螺紋中徑(mm);

./-——當量摩擦系數(shù)，查機器設(shè)計表0,得/,取/=0.09;

1*6

代入數(shù)據(jù)(p=arctan--------=3.77°

4*29

p'=arctanCL09=5.14°

因為eWp,所以滿足螺紋副自鎖條件要求。

3.5螺桿的穩(wěn)定性校核

千斤頂?shù)淖畲笊仙叨菻=200mm.則螺桿的最大事情長度

八200+婚+%+京州

式中H哪母---螺母高度(mm),〃螺母=58mm;

%標記拜見參考文獻⑴圖3.1；

/退刀恰一一螺桿與手柄座相接處額尺寸，查手冊知，/退“梢=mm。

假設(shè)手柄直徑為di=26mm,由尺寸經(jīng)驗公式hi=(1.8~2)di=~54mm取

hi=50mm,則

L=200+29+50+=289.5mm

則螺桿的柔度力=匹=華

式中〃一一長度系數(shù)，對本千斤頂，看做一端牢固、一端自有，則可取

4=2：

di------螺紋小徑，di=25mm。

螺桿危險截面的慣性半徑(mm),/?==彳,其中A為危險

截面的面積(mm?)。

代入數(shù)據(jù)盤算

2=1^^=92.64>90

25

對付45#調(diào)制鋼，此時螺桿穩(wěn)定的臨界載荷Fc為：

式中E-----螺桿質(zhì)料的彈性模量，對付鋼XIOMPa；

I一螺桿危險截面的軸慣性矩喻),「篙;

代入數(shù)據(jù)盤算

*2,O7xlQ54*254

=148782.9.￥

一（2*289.5）264

那么，由壓桿穩(wěn)定條件

F148782.9

t=3.72>2.5

~F~40000

故螺桿滿足穩(wěn)定性要求。

四、螺母外徑及凸緣設(shè)計

憑據(jù)經(jīng)驗公式，螺母外徑D2^X32=48nun;

螺母凸緣外徑D3^2=1.4X48=67.2mm;

螺母凸緣厚b=(0.2~0.3)H=(0.2~0.3)Xm,取b=15mm,?

五、手柄設(shè)計

加在手柄上的力需要克服螺紋副之間的摩擦阻力矩「和托杯支撐面間的摩

擦力矩。設(shè)加在手柄上的力尸手柄長度為，則有對

12F300N,L=T,+T2O

付T和丁2,有

7\=Ftan(v/+P*)^-=40000*tan(3.77+5.14)*y=?mm

T二仟［。-(2-4)］3_(2+2)3

2-3［O-(2?4)『-(2+2)2

公式中的標記見參考書［1］圖3.2和圖3.3。

憑據(jù)經(jīng)驗公式，Q=(1.6?1.8)d=(1.6~1.8)x32=51.2~57.6mm,取D=55mm;

D}=(0.6?0.8)1=(0.6?0.8)x32=19.2~26.6mm,取D1=25mmo

托杯質(zhì)料選擇鑄鐵，手柄選擇Q235,摩擦因數(shù)，則

莊屹一(2?4)]：-屹+2)：。2*4。。。。*5』-27：=99380N?.

3[￡>-(2-4)]2-(D)+2)23532-272

那么手柄長度4==陋琮產(chǎn)戮=634.4加加，取4=200mm,加套筒長

500mmo

設(shè)手柄所受最大彎曲應(yīng)力為。，查參考文獻⑵表10.1,巴=225"為,查參考

文獻⑶，得口/二—則[b[=112.5~150MPa,?、蒥=125MPa。

1.5~2

則手柄直徑由應(yīng)滿足O=ZL1Z1=32("],轉(zhuǎn)化為：

Wz孫3

4N護辭=儼*(9。詈￡380)=24.9,加

取手柄直徑di=26mmc

六、底座設(shè)計

螺桿下落至底面，再留20~30mm的空間，底座鑄造起模斜度1:10,壁厚

6=10〃皿。由經(jīng)驗公式，S=(1.5~2)(S=12~16mm，取S=16mm。各標記見參考書［1］

圖3.2和圖3.3。

Ds由結(jié)構(gòu)設(shè)計確定，D5=128mmo

D45=1.4*12mo

結(jié)構(gòu)確定后校核下底面的擠壓應(yīng)力：

尸40000

=3.24MPa

^(179.22-1282)

有結(jié)果可知，千斤頂在最大載荷下，可以在木材上使用。底面質(zhì)料選擇鑄鐵

HT100,查表得鑄鐵件壁厚為10~20mm時，q2100M尸〃，

[o-J=(0.4?0.5)/=(0.4?0.5)*100=(40?50)MPa。

顯然，，下外貌強度滿足設(shè)計要求。

4*40000

上外貌校核：前r_____r23.Q3MPa,查參

2

“J(D/-D2)乃*(67.22-482)

考文獻⑷表B4,得［。b］=195MPa,。州＜［。小

故上外貌滿足強度要求。

七、其余各部門尺寸及參數(shù)(標記見參考書⑴圖3.2和圖)

DT=(2.0?2.5)"=(2.0?2.5)*32=64?80〃〃〃，取DT=76mm；

。=(1.6?1.8)d=(1.6-1.8)*32=51.2-57.6mm,取D=55mm：

D,=(0.6?0.8)，=(0.6?0.8)*32=19.2-25.6mm,取Dx=24mm;

h=(0.8-1)D=(0.8-1)*55=44-55mm,取h=55mm；

h}=(1.8?2)4=(1.